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Mapping einer magnetischen Nanostruktur

Die untersuchte Probe besteht aus einer winzigen SiO2-Kugel, die mit nm-dünnen Schichten aus Tantal (Ta), Ruthenium (Ru) und als oberstes eine Mischung aus Kobalt (Co), Platin (Pt), Chrom (Cr) und Sauerstoff (O) versehen wurde. Die oberste Schicht hat eine Igel-ähnliche Struktur, wie sich in der Cs-korrigierten HAADF-Aufnahme in der Galerie ersehen lässt. Mit EDS in einem konventionellen STEM war es möglich, die Elemente zu lokalisieren und so ein klareres Bild der Schichtstruktur zu erhalten. Es ist - beispielsweise - ziemlich einfach möglich, die Basisschichten aus Ru und Ta zu unterscheiden, nachdem das Map mit 8 x 8 Binning (Zusammenfassen von 8 x 8 Pixeln) quantifiziert wurde, um die Statistik dieser schnellen Messung zu verbessern. Die gemischten Element-Maps lassen eine Reihe von Schlüssen zu, die für die Eigenschaften und den Produktionsprozess der funktionellen magnetischen Schichten sehr wichtig sind:

a) Co und Pt sind gleichmäßig in der obersten Schicht verteilt,

b) Co und Pt bilden eine geschlossene Schicht am Fuß der einzelnen Kristallite und sorgen so für eine magnetische Verbindung und einfaches Schaltverhalten,

c) Cr scheint an der äußersten Oberfläche der Struktur konzentriert zu sein.

Mapping mit noch höherer Auflösung unter Verwendung von EELS in einem Cs-korrigierten STEM, veröffentlicht in APL (Magnetic hedgehog-like nanostructures, C. Brombacher, M. Falke, F. Springer, H. Rohrmann, A. Goncharov, T. Schrefl, A.Bleloch, M. Albrecht Appl. Phys. Lett. 97, (2010) 102508. DOI: 10.1063/1.3486679), zeigt, dass Cr-Oxid die äußeren Teile der einzelnen Pt-Co-Kristallite dieser Igel-ähnlichen Struktur voneinander isoliert. Dies erlaubt die Nutzung der magnetischen Anisotropie für Geräteanwendungen, z.B. zur Datenspeicherung.